板塊構造說（theory of plate tectonics）是指現代地學理論之一。20世紀60年代中，在大量海洋地質、池球物理和海底地貌等資料分析的基礎上建立起來的一種大地構造學說。源於加拿大地球物理學家威爾遜（J.T. Wilson,1908-）的“板塊”（plate）概念。1965年，他指出大洋中脊、轉換斷層、島弧一海溝系是三種類型的構造活動帶，它們首尾相接、連綿不輟，從一種活動帶轉換成另一種活動帶，形成地殼運動；地殼被這些活動帶分割成大大小小的“板塊”。
基本介紹
- 中文名：板塊構造說
- 外文名：theory of plate tectonics
- 所屬學科：地理學
- 定義提出者：（德國）A.L.魏格納
- 提出時間：1912年
- 套用領域：地質構造
簡介,簡史,基本觀點,板塊的劃分——七大塊,板塊的邊界——三類型,
簡介
它認為地球的岩石圈分裂成為若干巨大的板塊。岩石圈板塊塑性軟流圈發生大規模水平運動；板塊與板塊之間或相互分離．或相互匯聚．或相互平移，引起了地震、火山和構造運動。板塊構造說囊括了大陸漂移、海底擴張、轉換斷層、大陸碰撞等概念，為解釋全球地質作用提供了頗有成效的格架。
簡史
1912年，德國A.L.魏格納首先提出了大陸漂移說。1960至1962年期間，美國H.H.赫斯、R.S.迪茨在大陸漂移和地幔對流說的基礎上創立海底擴張說，隨後F.J.瓦因和英國D.H.馬修斯等通過海底磁異常的研究對海底擴張說作了進一步論證。
1965年加拿大J.T.威爾遜建立轉換斷層概念，並首先指出，連綿不絕的活動帶網路將地球表層劃分為若干剛性板塊。
1968年，美國B.L.艾薩克斯、J.奧利弗和L.R.賽克斯進一步闡述了地震與板塊活動之間的聯繫，並將這一新興理論稱作 “新全球構造”。現今常用的術語“板塊構造”，是麥肯齊和摩根在1969年提出的。70年代以來，板塊學說逐步滲透到地球科學的許多領域。
基本觀點
板塊的劃分——七大塊
岩石圈並非是整體一塊，它被許多活動帶分割成大大小小的塊體，這些塊體就是所說的板塊。岩石圈可以劃分成太平洋板塊、歐亞板塊、印度一澳大利亞板塊、非洲板塊、北美洲板塊、南美洲板塊和南極洲板塊等七個大板塊。
板塊的邊界——三類型
①拉張型邊界，又稱離散型邊界，主要以大洋中脊為代表。它是岩石圈板塊的生長場所，也是海底擴張的中心地帶。其主要特徵是，岩石圈張裂，岩漿湧出，形成新的洋殼，並伴隨著高熱流值和淺源地震。大陸裂谷也是拉張型邊界。
②擠壓型邊界，又稱匯聚型邊界或者比尼奧夫帶。主要以海溝一島弧為代表，是板塊相向移動、擠壓、俯衝、消減的地帶。
③剪下型邊界，又稱平錯型邊界或者轉換斷層邊界。在這種邊界上，既沒有板塊的新生。也沒有板塊的消亡，只是表現為板塊的平移和錯斷。這種邊界以轉換斷層為特徵。
加拿大地質學家威爾遜於1969年把一個大洋發展的完整過程分為六個階段(見圖)。
威爾遜旋迴六階段示意圖
威爾遜旋迴六階段示意圖①胚胎期：地幔的活化，引起大陸殼(岩石圈)的破裂。形成大陸裂谷，東非裂谷就是最著名的實例。
②幼年期：地幔物質上涌、溢出。岩石圈進一步破裂並開始}¨現洋中脊和狹窄的洋殼盆地，以紅海、亞丁灣為代表。
③成年期：洋中脊的進一步延長和擴張作用的加強，洋盆擴大，兩側大陸相向分離，出現了成熟的大洋盆地，洋盆兩側並未發生俯衝作用，與相鄰大陸間不存在海溝和火山弧，稱為被動大陸邊緣。大西洋是其典型代表。
④衰退期：隨著海底擴張的進行，洋盆一側或者兩側開始出現了海溝，俯衝消減作用開始進行，主動大陸邊緣開始出現，洋盆面積開始縮小，兩側大陸相互靠近，太平洋即處於這個階段。
⑤殘餘期：隨著俯衝消減作用的進行，兩側大陸相互靠近，其間僅殘留一個狹窄的海盆，地中海即處於這個階段。
⑥消亡期：最後兩側大陸直接碰撞拼合，海域完全消失，轉化為高峻山系。橫亘歐亞大陸的阿爾卑斯一喜馬拉雅山脈就是最好的代表，它是歐亞板塊與印度板塊碰撞接觸的地帶，是一條很長的地縫合線。
板塊相對於下伏的軟流圈來說，是相對剛性的，漂浮在軟流圈之上。板塊的驅動力來自於地幔，是由地幔對流驅動的。由於地幔對流受熱不均勻，在受熱強烈、溫度比較高的地方，地幔物質上涌，上涌的物質受到岩石圈的阻擋，在岩石圈的底下向兩側運移，到溫度較低的地方下沉，形成一個完整的地幔對流旋迴。在對流上升的地方，導致板塊分離和新的洋殼的形成；而在對流下沉的地方，導致板塊的俯衝和板塊的消亡。
一般模式 海底擴張是板塊運動的核心，板塊從大洋中脊軸部向兩側不斷擴張推移（見海底擴張說）。就板塊的相對運動方向而言，海溝和活動造山帶是板塊的前緣，大洋中脊則是板塊的後緣。脊軸是軟流圈物質上涌,岩石圈板塊生長的地方，其熱流值很高，岩石圈極薄（厚僅數公里），水深較淺（平均在2500米左右）。隨著板塊向兩側擴張，熱流值與地溫梯度降低，岩石圈逐漸增厚，密度升高，洋底冷縮下沉。大洋邊緣的古老洋底岩石圈的厚度約100公里,水深可達6000米左右。洋底水深是洋底年齡的函式。新生的洋底岩石圈下沉最快，下沉作用隨時間呈指數衰減。這解釋了以下事實：大洋中脊斜坡在靠近脊頂處坡度較陡，遠離脊頂坡度逐漸減緩；快速擴張的洋脊邊坡較緩（如東太平洋海隆），慢速擴張的洋脊邊坡較陡（如大西洋中脊）。
若大陸與洋底組成同一板塊，這時陸-洋過渡帶構成穩定（或被動）大陸邊緣；若大洋板塊在洋緣俯衝潛入地幔，則形成活動(或主動)大陸邊緣。周緣廣泛發育被動大陸邊緣的大洋逐漸擴張展寬，周緣廣泛發育活動大陸邊緣的大洋則收縮關閉。在面積不變的地球上，一些大洋的張開必然伴隨著另一些大洋的關閉。因此，大洋的開合與大陸漂移都是板塊分離和匯聚的結果。大洋開合的發展過程，又稱威爾遜旋迴（見海洋起源與演化）。
全球所有板塊可能都在移動，板塊運動通常指一板塊相對於另一板塊的相對運動。鑒於板塊內部變形與板塊之間的大幅度水平運動相比，僅具有次要意義，故從全球角度考察板塊運動時，可以近似地將板塊當作剛體來處理。球面剛體板塊沿地球表面的運動，遵循球面幾何學中的歐勒定律，環繞某一通過地心的軸作旋轉運動（圖3）。平行於旋轉赤道的一系列同軸圓弧，標示出板塊旋轉運動的方向，它們的垂線（大圓）相交於旋轉極。正因為板塊的運動是一種旋轉運動，板塊上不同地點的運動線速度隨遠離旋轉極而增大，至旋轉赤道線速度最大。板塊的旋轉運動由旋轉極的位置和旋轉角速度確定。轉換斷層的走向平行於鄰接板塊之間相對運動的方向。採用求轉換斷層垂線交點的方法，不難得出以轉換斷層為界的各對板塊之間相對運動的旋轉極。據線速度的遞變也可以得出旋轉極的位置。已知板塊任何一點的線速度，同時求出該點相對於旋轉極的緯度，便可以換算出旋轉角速度。 三個板塊或三條板塊邊界相匯合的點或一個小區域，稱三聯接合點（簡稱三聯點）。任何一對板塊間的邊界總是以三聯點作為端點。圍繞三聯點的三對板塊之間相對運動的向量之和等於零。根據已知的兩對板塊的相對運動向量，就可以確定第三對板塊之間的相對運動向量。兩個背離板塊之間的擴張運動向量一般是已知的，利用一系列三聯點，已經求出了全球所有主要板塊之間的相對運動向量，包括匯聚型邊界處的相對運動向量。板塊運動的速率多為每年數厘米。
在板塊運動的研究中，地幔柱或熱點可作為重要的參考系統。地幔柱是發源於軟流圈之下的地幔深部並涌升至岩石圈底部的圓柱形上升流。熱點的含義與地幔柱相近，也可將熱點視為地幔柱的地表反映。地幔柱導致地表穹形隆起，重力和熱流值增高。一般認為熱點-地幔柱的位置大體固定。 當岩石圈板塊跨越於熱點之上,板塊仿佛被“燒穿”了，地幔物質噴出地表,形成火山。先形成的火山隨板塊運動移出熱點，逐漸熄滅成為死火山；在熱點處又會噴發形成新的火山。這樣不斷地“推陳出新”，便發育成由新到老的一列火山鏈(圖4)。皇帝-夏威夷海嶺就是近8000萬年來太平洋板塊越過夏威夷熱點的產物，火山年齡向西北方向變老。這些火山鏈標示出板塊漂移過熱點的軌跡，記錄下板塊的運動方向。北北西向皇帝海嶺與北西西向夏威夷海嶺之間走向的轉折，顯示距今約4000萬年前太平洋板塊的運動方向從北北西轉變為北西西向。熱點還可能成為分析板塊絕對運動的參照系統，但熱點位置不動這點還有待證實。
引起板塊運動的機制是當前尚未解決的難題，許多學者提出不同的看法，主要有：①主動驅動機制,認為下插板塊因溫度較低和相變導緻密度增大，可以把整個板塊拉向俯衝帶；或構想上侵於大洋中脊軸部的地幔物質能把兩側板塊推出去；板塊還可以沿中脊側翼傾斜的軟流圈頂面順坡滑移。在這些機制中，板塊與下伏軟流圈相互脫離，板塊的移動是主動的，而不是由軟流圈地幔流所帶動；板塊的持續運動導致地幔中產生反方向的補償回流（圖5）。主動驅動機制的弱點是，岩石圈必須先通過別種機制破裂成板塊，它難以解釋聯合古陸的破裂，也難以解釋大洋中脊和俯衝帶開始是如何形成的。②不少學者主張板塊由地幔對流所驅動，可稱被動驅動機制。但是，還缺乏地幔對流的直接證據，也不了解對流的確切性質、涉及範圍和具體形式（見地幔對流說）。
板塊構造說以極其簡潔的形式（最基本的就是板塊的生長、漂移、俯衝和碰撞），深刻地解釋了地震和火山分布,地磁和地熱現象，岩漿與造山作用；它闡明了全球性大洋中脊和裂谷系、環太平洋和地中海構造帶的形成，也闡明了大陸漂移、洋殼起源、洋殼年青性、洋盆的生成和演化等重大問題。地球科學第一次對全球地質作用有了一個比較完善的總的理解。板塊構造研究所闡明的地質構造背景和岩石圈活動規律，對於尋找金屬礦、石油等礦產資源，以及預測地震、火山等地質災害，有一定指導意義。
